27、自动驾驶建模与仿真中的世界模型构建

自动驾驶建模与仿真中的世界模型构建

1. 虚拟测试环境的挑战与约束

在创建自动驾驶汽车（AV）的虚拟测试环境时，核心挑战在于构建一个足够丰富且具表现力的操作世界模型，以此明确驾驶任务与要求，进而推动对预期AV行为的验证。

对于高级驾驶辅助系统（ADAS），驾驶功能的可测试性需通过如ISO 26262等标准化认证来证明。然而，对于自动驾驶功能，目前不仅缺乏提供安全认证的标准化审批，而且由于测试执行的上下文成为核心要素，要达成此类认证相当困难。这个驾驶上下文被称为运行设计域（ODD），SAE J3016将其定义为“给定驾驶自动化系统或其功能专门设计运行的操作条件，包括但不限于环境、地理和时间限制，以及/或者某些交通或道路特征的存在与否”。ODD取决于自动化级别，其中最高的5级自动化对应无边界的ODD，类似于人类驾驶员。

为使问题更易处理，需应用以下约束来创建结构化测试框架：
- 静态道路网络 ：可能局限于高速公路、城市、半城市和乡村等广泛类型，但通常需纳入特定元素，如车道数量、环岛、出入口，以及州/地区特定的道路结构（如密歇根左转）。此外，道路网络的临时修改（如施工区域）对构建真实道路网络至关重要，因为这可能导致交通行为的改变。
- 动态对象的行为 ：模拟环境中的动态对象包括主体车辆（SV）、其他背景车辆（BV，包括两轮机动车）、行人、自行车骑行者以及与交通有交互的罕见动物。每个动态对象的行为可定义为在外部环境约束下实现自身目标。不过，为每个动态对象定义目标和约束是一个高度复杂的问题，仍是活跃的研究领域。
- 外部环境条件 ：模拟真实的外部环